oai核心网启动多切片自动生成方法

简介

启动一个切片需要：

1. 核心网侧： 启动核心网yaml文件及相关配置文件（datebase conf healthscripts） 对应业务的sever （如）
2. 基站侧： 虚拟机 启动ueransim的yaml文件及相关配置 代理程序（ueransim-5gc-proxy.py）
3. 两端的连接： 一种业务对应一条网线，相同业务的不同切片在同一根网线中跑

网络配置设计方案：

核心网侧

• 核心网侧：一个切片yaml文件中观察使用到的ip地址有三个网段，以切片1为例，使用到 192.168.10.xxx 192.168.12.xxx 192.168.13.xxx 。所以每个核心网需要分配三个网段。
• 可以进行如下分配：每个切片分三个网段， 相同业务类型的切片使用连续的网段。
• 例如： 如下的分配，每种业务可以启动20个切片，并且切片id与对应网段之间有 id*4=网段 的关联

业务类型	切片id	切片使用ip
视频业务	1	192.168.4.xx 192.168.6.xx 192.168.7.xx
视频业务	2	192.168.8.xx 192.168.10.xx 192.168.11.xx
视频业务	3	192.168.12.xx 192.168.14.xx 192.168.15.xx
…	…	…
视频业务	19	192.168.76.xx 192.168.78.xx 192.168.79.xx
ftp业务	20	192.168.80.xx 192.168.82.xx 192.168.83.xx
ftp业务	21	192.168.84.xx 192.168.86.xx 192.168.87.xx
…	…	…
ftp业务	39	192.168.156.xx 192.168.158.xx 192.168.159.xx
列控业务	40	192.168.160.xx 192.168.162.xx 192.168.163.xx
列控业务	41	192.168.164.xx 192.168.166.xx 192.168.167.xx
…	…	…
列控业务	59	192.168.236.xx 192.168.238.xx 192.168.239.xx

• 三个业务类型核心网侧网络的配置目前分别是：

业务类型	物理网口	ubuntu网口	ip
视频业务	NIC3	ensxx	192.168.16.6
FTP业务	NIC4	ensxx	192.168.26.6
列控业务	NIC2	ensxx	192.168.36.6

（！！！为避免ip冲突，后续应该需要更改）
比如：

业务类型	物理网口	ubuntu网口	ip
视频业务	NIC3	ensxx	192.168.241.241
FTP业务	NIC4	ensxx	192.168.242.242
列控业务	NIC2	ensxx	192.168.243.243

基站侧

• 基站侧每启动一个切片就需要一个虚拟机，每个虚拟机需要配置其使用的网卡，以及对应的ip

• 对于不同业务类型的虚拟机，开启不同的网口，每个虚拟机有三个网口，分别用来进行 互联网通信 业务端通信 核心网侧通信

• 对于同类型业务，使用相同的网口配置，但设置不同的ip

  1. 互联网通信ip设置：使用dhcp自动分配
  2. 核心网侧通信ip设置：要与核心网侧对应业务的端口传输数据，需要在同一网段，比如视频业务，需要在192.168.16.xxx网段，为了与切片id进行一一对应，对xxx进行与id一致的分配，如切片1的ip设置为192.168.16.1
  3. 业务端通信ip设置：目前使用的网段是192.168.19.xxx，为了避免冲突需要重新配置网段，并且与切片id一一对应，比如分配到192.168.251.xxx网段

• 例如：

业务类型	切片id	对应核心网ip	核心网侧通信ip	业务侧通信ip
视频业务	1	192.168.4.xx 192.168.6.xx 192.168.7.xx	192.168.241.1	192.168.251.1
视频业务	2	192.168.8.xx 192.168.10.xx 192.168.11.xx	192.168.241.2	192.168.251.2
视频业务	3	192.168.12.xx 192.168.14.xx 192.168.15.xx	192.168.241.3	192.168.251.3
…	…	…	…	…
视频业务	19	192.168.76.xx 192.168.78.xx 192.168.79.xx	192.168.241.19	192.168.251.19
ftp业务	20	192.168.80.xx 192.168.82.xx 192.168.83.xx	192.168.242.20	192.168.251.20
ftp业务	21	192.168.84.xx 192.168.86.xx 192.168.87.xx	192.168.242.21	192.168.251.21
…	…	…	…	…
ftp业务	39	192.168.156.xx 192.168.158.xx 192.168.159.xx	192.168.242.39	192.168.251.39
列控业务	40	192.168.160.xx 192.168.162.xx 192.168.163.xx	192.168.243.40	192.168.251.40
列控业务	41	192.168.164.xx 192.168.166.xx 192.168.167.xx	192.168.243.41	192.168.251.41
…	…	…	…	…
列控业务	59	192.168.236.xx 192.168.238.xx 192.168.239.xx	192.168.243.59	192.168.251.59

业务端

• 业务端：业务端在接入时，需要与基站侧的网段一致，按照上面的配置，需要使用192.168.251.xxx网段，于是可以从192.168.251.101开始分配，也与切片id有对应关系

业务类型	切片id	对应核心网ip	核心网侧通信ip	业务侧通信ip	业务端ip
视频业务	1	192.168.4.xx 192.168.6.xx 192.168.7.xx	192.168.241.1	192.168.251.1	192.168.251.101
视频业务	2	192.168.8.xx 192.168.10.xx 192.168.11.xx	192.168.241.2	192.168.251.2	192.168.251.102
视频业务	3	192.168.12.xx 192.168.14.xx 192.168.15.xx	192.168.241.3	192.168.251.3	192.168.251.103
…	…	…	…	…	…
视频业务	19	192.168.76.xx 192.168.78.xx 192.168.79.xx	192.168.241.19	192.168.251.19	192.168.251.119
ftp业务	20	192.168.80.xx 192.168.82.xx 192.168.83.xx	192.168.242.20	192.168.251.20	192.168.251.120
ftp业务	21	192.168.84.xx 192.168.86.xx 192.168.87.xx	192.168.242.21	192.168.251.21	192.168.251.121
…	…	…	…	…	…
ftp业务	39	192.168.156.xx 192.168.158.xx 192.168.159.xx	192.168.242.39	192.168.251.39	192.168.251.139
列控业务	40	192.168.160.xx 192.168.162.xx 192.168.163.xx	192.168.243.40	192.168.251.40	192.168.251.140
列控业务	41	192.168.164.xx 192.168.166.xx 192.168.167.xx	192.168.243.41	192.168.251.41	192.168.251.141
…	…	…	…	…	…
列控业务	59	192.168.236.xx 192.168.238.xx 192.168.239.xx	192.168.243.59	192.168.251.59	192.168.251.159

业务端口号

• 在核心网侧，所有业务的sever都运行在一台机器上，需要对业务的端口号进行分配，并且与切片id进行对应
• 后续同一切片中需要启动多个业务时，同一切片会使用到多个端口号
• 可以进行如下分配：

业务类型	切片id	对应核心网ip	核心网侧通信ip	业务侧通信ip	业务端ip	业务端口号
视频业务	1	192.168.4.xx 192.168.6.xx 192.168.7.xx	192.168.241.1	192.168.251.1	192.168.251.101	2001 3001 4001…
视频业务	2	192.168.8.xx 192.168.10.xx 192.168.11.xx	192.168.241.2	192.168.251.2	192.168.251.102	2002 3002 4002…
视频业务	3	192.168.12.xx 192.168.14.xx 192.168.15.xx	192.168.241.3	192.168.251.3	192.168.251.103	2003 3003 4003…
…	…	…	…	…	…	…
视频业务	19	192.168.76.xx 192.168.78.xx 192.168.79.xx	192.168.241.19	192.168.251.19	192.168.251.119	2019 3019 4019…
ftp业务	20	192.168.80.xx 192.168.82.xx 192.168.83.xx	192.168.242.20	192.168.251.20	192.168.251.120	2020 3020 4020…
ftp业务	21	192.168.84.xx 192.168.86.xx 192.168.87.xx	192.168.242.21	192.168.251.21	192.168.251.121	2021 3021 4021…
…	…	…	…	…	…	…
ftp业务	39	192.168.156.xx 192.168.158.xx 192.168.159.xx	192.168.242.39	192.168.251.39	192.168.251.139	2039 3039 4039…
列控业务	40	192.168.160.xx 192.168.162.xx 192.168.163.xx	192.168.243.40	192.168.251.40	192.168.251.140	2040 3040 4040…
列控业务	41	192.168.164.xx 192.168.166.xx 192.168.167.xx	192.168.243.41	192.168.251.41	192.168.251.141	2041 3004 4041…
…	…	…	…	…	…	…
列控业务	59	192.168.236.xx 192.168.238.xx 192.168.239.xx	192.168.243.59	192.168.251.59	192.168.251.159	2059 3059 4059…

后端实现途径

所有的目的都是为了在qt前端界面点击按钮，可以控制切片的自动生成。

核心网侧

• 在核心网有两部分，一部分是OAI核心网，一部分是业务的sever
• 有两种核心网生成方式，一种是事先将所有可能启动的核心网文件配置好，一种是根据切片id+核心网模板生成配置文件
• 目前前者实现较容易：将三种切片的配置文件复制并配置好
• 后者实现：三个业务模板文件，生成对应业务切片时根据业务模板，复制文件夹（包含启动核心网所需的所有文件），然后根据切片id更改其中一些文件的内容适配切片（核心网yaml文件的：ip、容器名、docker-compose服务名 ； 业务sever的ip与端口号）。

基站侧

• 在基站侧有如下几个部分： 切片使用的虚拟机， ueransim基站， 业务代理proxy
• 对于虚拟机，有两种可能，一种是对应每一个切片实现构建好虚拟机，提前开启虚拟机，这样的话虚拟机内部的所有配置，包括 ueransim基站和 业务代理proxy等，都可以提前配置好，这是符合逻辑的。 另一种可能是在核心网侧要启动切片后，基站侧根据对应业务的模板，复制一个新的虚拟机，并且自动配置虚拟机，以及其中的 ueransim基站与业务代理proxy。
• 关于使用虚拟机而不是docker部署基站的原因：经过大量的尝试，一个机器中使用ueransim容器接入另一个机器上的OAI核心网只有使用host网络模式时可以成功完成用nr-binder进行通信，而这样一个虚拟机中只能部署使用一个ueransim，所以就形成了为了部署使用一个ueransim必须建立一个虚拟机的情况。（！！！如果这个问题能够解决，可以在一个虚拟机中部署使用多个ueransim，系统的性能将大大优化）
• 目前使用第一种可能，实现难度较低，但对机器性能消耗较大！
• 实现细节： 提前创建好虚拟机，按照网络配置设置好虚拟机的网口及ip，配置好ueransim文件（ueransim的yaml文件，文件路径命名）与proxy代理文件（代理的ip）

业务侧

• 业务侧根据要接入的切片设置好ip和端口号就可以

前后端交互

• 目前前端使用QT实现，使用到mysql数据库进行大部分的数据交互，后端代码大部分使用python编写。
• 与前端相关联的后端代码代码主要分为： 切片启动代码 （在前端点击按钮，根据数据库内容启动对应的切片），状态监测代码（监测切片的状态实时反馈到数据库，如 cpu资源 存储资源 带宽资源 ） ， 切片调试代码（在切片启动后，对切片进行适当的调试，如 业务停止 资源重分配 ueransim重启 切片重启）

以切片id为中心的变量组设计

• 上面已经以切片id为中心，设计了如下相关变量：

  1. 业务类型（slice_type）：

  2. 核心网oai网段（ip_oai）：

  3. 核心网access网段（ip_access）：

  4. 核心网core网段（ip_core）：

  5. 基站的核心网侧通信ip（local_link_ngap_gtp_ip）：

  6. 基站与核心网amf通信的网段（ip_oai)：

  7. 基站与业务侧通信的ip（）：

  8. 业务端的ip（）：

  9. 业务的端口（）：

  10. 核心网网元使用的内存（）：

  11. 核心网网元使用的cpu（）：

操作笔记

手动创建新核心网yaml文件与ueransimyaml文件

• 使用vs2022辅助修改，如下以slice40新建slice41

1. 复制slice40文件夹，重命名为slice41，并对三个yaml文件进行重命名
   
   
   

2. 修改docker-compose-basic-vpp-nrf-slice41.yml
   a.替换所有slice40为slice41
   b.替换所有192.168.160.为192.168.164.
   c.替换所有192.168.162为192.168.166
   d.替换所有192.168.163为192.168.167
   
   
   
   

3. 修改ueransim-slice41.yaml
   a.修改所有slice40为slice41
   b.修改所有192.168.241.40为192.168.241.41
   c.修改所有192.168.160.132为192.168.164.132

4. 修改ueransim-slice41-local.yaml
   a.修改所有slice40为slice41
   b.修改所有192.168.160.141为192.168.164.141
   c.修改所有192.168.160.132为192.168.164.132
   d.修改所有192.168.160.132为192.168.164.132
   
   
   
   

使用python代码自动创建核心网yaml文件与ueransimyaml文件